Кислород, растворенный в водах мирового океана

   Из всех газов, растворенных в океанических водах, наибольший интерес представляет кислород, так как с ним связана интенсивность химических и особенно биохимических процессов, а следовательно, и развития жизни. Проникая через всю толщу океаносферы, он создает высокий окислительный потенциал раствора океанической воды, определяя активность окислительно-восстановительных процессов в водах и донных отложениях. Кислород и его соединения, содержащиеся в Мировом океане, оказывают огромное влияние на планетарный обмен веществ.

   Несмотря на активный обмен газов между атмосферой и океаносферой, в каждой среде сохраняется постоянство соотношения кислорода и азота. Если в атмосфере азота (по объему) в 4 раза больше, чем кислорода, то в океане - только в 2 раза. Такое различие объясняется тем, что растворимость кислорода больше, чем азота.

   Насыщение вод газами находится в большой зависимости от температуры. Однако при этом остается постоянным соотношение между основными газами. Так, при 25° в воде может раствориться до 4,9 см³/л кислорода и 9,1 см³/л азота, при 15° соответственно - 5,8 и 10,6 см³/л, при 5° - 7,1 и 12,7 см³/л. В высоких широтах поглощается больше газов, чем в тропических областях, воды здесь оказываются пересыщены газами.

   В связи с изменением температуры возникает сезонная и суточная изменчивость газообмена. Зимой и ночью преобладает поглощение газов водами Мирового океана, а летом и днем - выделение их в атмосферу.

   Количество газов в водах Мирового океана кроме температуры зависит от жизнедеятельности растительных и животных организмов, биологической переработки и окисления минеральных и органических веществ, структуры и циркуляции вод.

   Указанное выше соотношение основных газов в Мировом океане выдерживается во всей толще его вод. В атмосфере, как известно, оно ограничено пределами тропосферы. Выше начинается медленное уменьшение содержания кислорода. В стратосфере кислород преобразуется в озон. Еще выше, под воздействием ультрафиолетовой радиации Солнца, молекулы кислорода и азота расщепляются на атомы, и потому оба газа находятся в атомарном состоянии. Таким образом, в планетарном газообмене, как и в других процессах обмена, главную роль играет тропосфера воздушной оболочки.

   Общий объем газов, растворенных в Мировом океане, по данным А.П. Виноградова, равен 4,32∙10²⁴ см³, что примерно в 3 раза больше всего объема его вод (1,37∙10²⁴ см³).

   Кислород, растворенный в водах Мирового океана, полностью обеспечивает активное развитие жизни и окисление всей массы органических и минеральных продуктов. Кроме того, остаются еще огромные его излишки. Наличие их и определяет возможность поддержания динамического равновесия в планетарном газообмене. Океаносфера способна восполнять недостаток газов в воздухе или поглощать их избыток, создающийся в процессе планетарного обмена. Мировой океан выступает в роли главного фактора, с которым связано установление динамического равновесия газообмена, а также постоянство газового состава атмосферы и океаносферы. Такое равновесие все время нарушается в условиях сложного и длительного планетарного перераспределения масс, изменения характера и интенсивности биохимических процессов, по-разному протекающих у поверхности Земли и в толще геосфер. «Океаническая вода, - пишет А. П. Виноградов, - регулирует объем кислорода атмосферы и его изотопный состав, скорость проникновения кислорода (как и других газов) атмосферы и «нового» кислорода из фотосинтезирующего слоя в океаническую воду, первоначальные и конечные объемы растворенного кислорода. Иными словами, скорость вентиляции Мирового океана, оборачиваемость кислорода, будучи изучены, еще глубже осветили бы историю формирования атмосферы» (А.П. Виноградов "Введение в геохимию океана").

   Если кислород воздушной оболочки нашей планеты образовался в результате фотосинтетической деятельности растительности, океанические водоросли (и в первую очередь фитопланктон) должны были сыграть в этом немалую роль.

   Из всех газов, растворенных в водах Мирового океана, особенно хорошо изучен кислород. Определение его концентрации делается в преобладающем большинстве океанографических экспедиций. Исходя из постоянства соотношений основных газов, можно получить представление о тех закономерностях, которые должны быть свойственны содержанию азота в океанических водах. Поле концентрации азота будет подобно полю кислорода при вдвое большем абсолютном его количестве (по объему).